真空脱气装置抽气系统阻降过大分析研究

2015-04-04 赵腾 中国重型机械研究院股份公司

  分析一下了致使机械泵箱脱实验室气体系装修设计的抽实验室气体系阻降过大的已经性理由,建立起了实广泛用于项目装修设计的的来估算出模型工具,来估算出断定实验室气体加热器是致使阻降过大的重要理由,来估算出最终结果与机械泵箱计实测值值将近。谈到了新的改良法,如扩大加热器通导空间,修整列管排布型式。第四已给出一个多种新的加热器装修设计的上班方案,使体系阻降由200 Pa 降低21 Pa,上班机械泵箱度达到67 Pa 之上,终点起点[H]由2.2 ppm 降低1.4 ppm,能够满足冶金机械流程规定。该文对前景机械泵箱脱气装置项目软件应用具有着很大的指点目的。

  真空脱气(Vacuum Degassing,简称VD )是钢液炉外精炼的重要手段之一,是指在一定的真空环境下,脱除钢液中的有害气体,如H 和O,并将N 含量降至较低范围,对钢铁企业生产优质的合金钢具有重要的作用。终点[H]含量是VD 设备性能的主要考核指标,为了满足特殊钢种的要求,一般要求处理后钢液[H]含量≤2 ppm。为了获得较好的脱氢率,根据溶解度和真空度服从二次方根定律的关系,工作真空度需高于67 Pa,也就是说,只有在真空罐内压强低于67 Pa 的状态下,脱氢、脱氧目标才能达到。

  本文所研究的对象为国内某用户新建的VD真空脱气装置。相比于传统设备而言,采用了无油机械泵机组,维护成本低,更加经济、节能、环保。设备主要由以下部分组成:机械泵系统、除尘系统和真空罐系统,如图1 所示。机械泵机组由螺杆泵罗茨泵组成,除尘系统由气体冷却器及布袋除尘器构成,真空罐系统包含真空罐体、罐盖及罐盖车。为了监测真空度,在整个抽气管路上设定了两个真空度测量点,一个靠近真空泵机组进气口,即测量点1(后简称阀后),用于测量真空泵入口真空度,另外一个靠近真空罐系统,即测量点2(后简称阀前),用于测量真空罐内真空度。该设备在调试期间,真空计显示阀后真空度为30 Pa,阀前真空度为210 Pa,系统阻降较大,阀前达不到67 Pa 的工作真空度,导致设备无法有效地脱除H,O,N 等有害气体,导致处理后的钢种达不到要求。因此真空技术网(//crazyaunt.cn/)认为找出阻降产生的原因并降低阻降,使阀前真空度达到67 Pa 以上,就十分迫切和必要。

真空脱气设备原理图

图1 机械泵脱气专用设备的原理图

1、原因分析

  真空系统脱气主设备结构设计原理图右图1 如图是,阀前、阀后测定点的其中的部分由固体降温器、布袋收尘器及其中管线之间组合而成。因阻降过大的的原因或者由以内3 种中的那种或之间反应有:(1) 管线自身的的流导影响大;(2) 布袋收尘器内的布袋阻降过大;(3)固体降温器阻降过大。第那种说出,是因为结构设计抉择的管线通径最大,且变径和转弯比较少的,算起确定岗位的状态下的风压差影响高于10 Pa,欠佳以导致的180 Pa 的阻降,   故此进行判定;2、种或者性,现象布袋吸尘器內部排布有更多细长的布袋,如下图提示2 提示。滤布的当量口径约为10 μm,经次数施用后,烟尘吸咐板结会诱发布袋的抗压,防震风阻扩大(如下图提示3),导致布袋组选压力增大。现象布袋毛细管孔排布不标准,难易创立抗压,防震量数学知识建模,能够 估算能够 阻降值有较高難度。采取有效的举措是:调高布袋尺寸规格,撤换了部位布袋。气象观测出系统阻降有一定的变小,但的效果是很显眼。故此,就能够明确布袋吸尘器也是诱发阻降过大的根本性现象。

真空脱气装置抽气系统阻降过大分析研究

图2 布袋安装除尘设备器简图 图3 应用时候的布袋

  那么气体冷却器(后简称气冷器)是阻降过大的唯一可能。如图4 所示,该气冷器由内部多根列管并行排布构成,主要用于降低被抽废气温度,使经过气冷器后的气体温度低于布袋的自燃温度,起到保护布袋的作用。设计上采用被抽气体走管程,冷却水走壳程的方案。每根列管长度为5 m,上下两端各有一个法兰盘焊接在气冷器内壁上,列管固定在上下两个法兰盘上。为了计算出进气口和出气口的阻降,我们建立了一个适用于工程设计的计算模型,以验证冷却器是阻降大小,并为日后工程设计提供方便。

2、理论计算

  2.1、模式成立   放置冷水机操作过程图如下图5 表达,统计假设抽真空箱泵体系统化需要满足用户量累计性方程组,放置冷水机进出口(离近主泵口侧)的抽真空箱泵体度为P2,放置冷水机平台入口(离近抽真空箱泵体罐侧)的抽真空箱泵体度为P1,原因列管的阻降,必是有P1>P2,同样假定P2 己知,求算出P1。

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图4 有机废气气味制冷器简图 图5 有机废气气味制冷器原因图   依照涡流设备用户的陆续性方程组判别用户Q,时统计公式出总的流导U,要注意流导U 由列管流导、变径流导和缩孔流导主成,统计公式出来了的流导需使用损耗费比率ε 调整,拥有事实上流导U1,依照用户与流导相互的密切关系,接着统计公式出间的阻降。   2.2、运算导致及浅析   会根据给出型号,各位选取冷凝器出口商真空度系统环境度P2 为40 Pa~100 Pa,顺序计算的冷凝器流量的真空度系统环境度P1,并与麦氏真空度系统环境计测试值作比对,受到结论如表1 一样: 表1 不同的的产品出口正空室度P1 相匹配的填报志愿系统正空室度P2

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  从表格中还可以听出,保压器的压值超范围为202 Pa~218 Pa,与麦克劳涡流计试验值210~220 Pa 愈来愈贴近,进这一步验证了保压器企业工作中的阻降是形成大压值的具体主要原因。概念计算出来和实际情况在精确测量的计算误差度是在ε1 选取的及麦克劳涡流计企业工作中的在精确测量计算误差度形成。

3、改进措施

  在有保障制作的抽气量和工作上真空体度的标准下,咱们对冷去器作了以下的提升:   (1)增添气冷器通导平数,很好的的提升气冷器的流导,符合消减流阻的目标。   (2)更改列管排布结构类型,酌情曾加列管的数量英文,减少气冷器进、吸气口差压,时应綜合满足市场经济代价曾加。

  在上述改进措施的基础上,我们将冷却器直径调整到1 800 mm,列管数调整为400 根,对排布结构进行了优化。假定工作时P2 为30 Pa,表2 对比了改进前后真空系统阀前阀后真空度,系统阻降及脱氢指标,从表中可以很明确的看出:当阀后真空度同为30 Pa 时,改进后的设备阀前真空度P1 从230 Pa 降至51 Pa,保证了罐内67 Pa工作真空度, 同时系统阻降也从200 Pa 降至21 Pa,压差大为降低,终点[H]由2.2 ppm 降至1.4 ppm,效果显著,满足了工艺上的要求。

表2 改进建议内外平台真空系统度、阻降及脱氢质量指标比

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4、结论

  文章实现探讨涡流度脱气机械设备阻降过大的概率性情况,逐条排出判定放凉器是有涡流度系統大阻降的基本情况,搭建好几回套高中数学建模 ,计算出放凉器的上下压力差,推算出了如下所示理论依据:   (1)统计确定废气加热收尘器是会导致大阻降的根本点缘由;   (2)使用加入气冷器通导总面积、变动列管排布的结构、恰当加入列管金额等前提条件是有效的少整体阻降的形式;   (3)按照外径1800 mm,列管人数400根的最新型制冷器使系统性阻降由200 Pa 削减至21 Pa,罐中真空系统系统度由230 Pa 削减至51 Pa,脱氢因素由2.2 ppm 降低1.4 ppm,可以保障了该真空系统系统脱气机械到达正常人的生产工艺标准。